一手紀要:磷酸錳鐵鋰電池專家交流紀要

一手紀要:磷酸錳鐵鋰電池專家交流紀要

時間:2021年9月12日

專家背景:江蘇力泰,國內比較領先的磷酸錳鐵鋰技術企業,CTO郭總。

交流重點

效能上,安全效能夠媲美磷酸鐵鋰,尤其低溫條件下解決很多安全問題;能量密度上跟三元523接近,比鐵鋰高10-20%,比高容量三元容量還是要低一點;成本上只比磷酸鐵鋰高5-6%;迴圈次數單體2000周以上,還有提升空間。

技術路徑上,很早已經在研發,國內之前受政策影響基本都放棄了改用三元,現在下游又開始重視,

比亞迪

介入較早。

應用上,目前兩輪車已經大規模出貨了,四輪車應用大規模爆發可能在明年下半年。

公司產能,明年1萬噸錳鐵鋰。單噸產線投資額跟鐵鋰的差不多,但原有鐵鋰產線改過來難度較大,還是有技術壁壘和先發優勢。

專家介紹行業基本情況

1、行業背景。

技術上不是新東西,95年磷酸鐵鋰出來後,就有根據不同配方做。零幾年陶氏化學做了很多研究,國內08年研究做的時候還沒完全認同磷酸鐵鋰,後期

比亞迪

有想法去做,遇到國家政策從早期鋰電材料轉到高容量材料,錳鐵鋰相比高容量的三元材料還是有差距,很多廠商就轉去三元,尤其四輪。

比亞迪

做出來以後成本沒有降很多,另外容量比不上三元。海外陶氏等做出來的沒有很好的市場,導致錳鐵鋰沒有很好的研究。19年發現錳鐵鋰比磷酸鐵鋰材料要好,整個國家對鋰電池環境發生改變,第一對安全性更高要求,容量平衡且安全,磷酸鐵鋰安全性最好,錳鐵鋰相對於磷酸鐵更好,鐵的電壓平臺低,猛的高,錳鐵鋰是鐵鋰材料的改進材料,本身是很安全的。第二容量,有錳,容量更高。第三成本因素,除了國家早期政策推動,鋰鈷鎳都在漲,主機廠電池廠都在找經濟實惠的,三元材料弱點安全性,材料結構本身不安全,錳酸鋰鈷酸鋰不安全,針刺過不了。錳鐵鋰能過針刺。三元里面,無鈷化也是因為鈷價高,今年鋰價格也上去了,三元成本高。

2、應用方向。

最早是兩輪車,安全性迴圈壽命價效比高。現在市場上兩輪車企業,研發推向市場後,三元和錳酸鋰材料售後不好,電池燒著了充電等有問題,現在加了錳鐵鋰進去整體成本有下降,其次安全性也上來了。迴圈壽命,磷酸鹽系材料的產品壽命都長一些,兩輪車千億級市場,主要是鉛酸,外賣企業要求5年迴圈,三元和磷酸鐵達不到,錳鐵鋰2000-3000周,能夠讓質保期更長,現在跟國內一線主機廠做。低溫效能很好,冬天低溫下,有95%的充電效率。四輪車比兩輪車安全很多,電池結構投入成本降低,三元材料迴圈不是很好,鐵鋰錳鐵鋰迴圈更好。鈷和鎳完全替代掉,成本下降。低溫,解決冬天熄火問題。數碼3C裡面,也有應用,安全性考慮,壽命考慮。電動工具上,安全和實用,低溫效能要求,因為戶外用的。最大的量是四輪車。儲能市場慢慢進入,目前要求兩個點,迴圈壽命長,低溫效能好,安全性要好。

3、市場情況

,行業對高安全長迴圈低成本,海外沒做出來的原因,陶氏等研究的時候還是有問題的,這麼多年我們國內已經有改進,當時海外技術缺乏應用領域,早停掉了。

比亞迪

也停了三年,今年剛剛有風聲放出來,這塊關注度比較高,廠家反饋比較積極,21年大家意識到這個材料比別人好,我們的優勢凸顯。和主機廠合作,材料的摸索,加工工藝差別非常大,去鋰電生產線上除錯,怎麼完成塗布等。產能明年量比較大,今年市場push我們擴產,以萬噸級要求我們。

提問環節

Q:下游大客戶應用的節奏,大規模上量的時間?

下游目前要看細分行業,兩輪車已經比較多了,今年年底採購量已經很大;四輪車從研發到主機廠去驗證週期更長,預計明年下半年大規模上量。合作主機廠哪些?兩輪車聽過名字的品牌都在用;四輪車目前已經推進很快了,目前無法透露具體客戶名字。

Q:技術路徑很早有了,錳鐵鋰這麼多優勢,為什麼過去幾年直接跳過這個技術路線而磷酸鐵鋰發展這麼快?

最大區別是有錳,無法簡單加工。鐵鋰是半導體,加點碳就可以了,錳鐵鋰是絕緣體,顆粒大小導致加工技術路線很難。目前行業沒有一家有統一技術路線,有壁壘。需要研發程度,需要技術積累,用磷酸鐵鋰做完全不一樣。我們目前比較領先,可能是技術標準制定者。

Q:錳鐵鋰能量密度跟三元比更高,成本更低,四輪上滲透率?

磷酸鐵鋰,磷酸錳鐵鋰,三元三種技術路線。錳鐵鋰能量密度上跟三元523接近,比鐵鋰高10-20%,比高容量三元容量還是要低一點。應用上,今年五菱宏光,M3,賣的好的都是鐵鋰款的。未來一方面是錳鐵鋰替代鐵鋰,會大規模的單獨使用。整車企業也知道,幹掉汽油車一定要用高性價比的車,錳鐵鋰能量密度更高且價格只高5-6%,因為價效比上會替代磷酸鐵鋰。另外一種方式是跟三元配合使用,高階車型還是會繼續用三元,但三元里面比較低端的一部分,可以兩種配合起來做。滲透率還在前期,方向已經非常明確了。大的計劃都是針對四輪車,認證週期長,未來一年之內就能看到比較大的整車車型應用錳鐵鋰的出現。高階車型上主體還是三元811和622為主,就像鈉電池也不是純的,鈉離子配合鋰離子一起,混搭的。不是完全替代三元。

Q:成本比811低一些,在四輪車高階車型上會替代三元技術嗎?

材料角度容量已經達到瓶頸了,主機廠主要是結構上做改進。跟三元不是競爭而是偏合作,而是跟磷酸鐵鋰這塊競爭更激烈一點。

Q:現有磷酸鐵鋰產線轉磷酸錳鐵鋰產線需要哪些改動?

第一多了一款原材料,配料配方配比都要變,配料體系都要變。固相還是水熱法,水熱法整個材料都需要改,直接轉產難度大,最好還是新建產線。

Q:生產工藝壁壘?

鐵鋰技術工藝路線改進很小了,錳鐵鋰沒有統一標準,能生產產品且見到樣品的,一個手數的過來。材料工藝都不統一,現在很難說誰定標準。

Q:對負極等其他材料影響?

目前我們影響的角度來講,都不用變。

Q:錳會不會稀缺?

錳很多,跟鐵相似。

Q:國內磷酸錳鐵鋰客戶認證比較情況?

錳鐵鋰可能做出來的不超過5家,送過樣的不超過3家,我們是能量產產品比較快的,我們訂下標準後,其他家想進來需要透過我們的標準。

Q:混合還是替代?

混合是方向,是好的切入方法。純的大規模應用是未來路徑,也是我們跟巨頭合作的原因。

Q:錳容出問題導致失效

特斯拉委託諾獎團隊做了課題,對各種路徑做了分析和熱穩定性實驗,錳鐵鋰熱穩定性很好。

Q:高壓實?

達到高壓實會很快,現在密度2。3-2。4,每一家不太一樣。有些只能做到2。1-2。2,2。6往上高壓實以後,壓死以後,鋰離子進出很困難,對電池來說沒意義了,2。4-2。5就差不多了,再往上意義不大,如果鐵鋰能做到2。6,錳鐵鋰也可以,兩者結構是一樣的。

Q:能量密度和電池企業?

能量密度上目前比磷酸鐵鋰高15%,錳的高電壓決定了,價格高5-6%。老線過千,22年能做到1萬,明年到萬噸產能。只能說目前萬噸級別已經有規劃了,具體幾萬要看主機廠的要求了。萬噸產線新投資額跟鐵鋰一條線不會差太遠。

Q:工藝?

不是純水熱也不是純固相。高壓實透過什麼方法做到?簽了保密協議,有好多路徑去做到高壓實,技術角度很明確。

Q:鐵和錳電壓平臺不一樣,導致不同的電壓怎麼解決?

鐵平臺低錳高,我們分兩塊,純用和混用,混用時候主要是錳,硬體BMS裡面完全可以用進去,軟體BMS可以算積分,根據電壓進行載入。現有BMS可以直接應用。

錳自己合成前驅體,錳鐵相關。其他家是買原材料,我們是自己合成前驅體,這也是壁壘。

Q:兩輪跟四輪技術差異?

對安全性要求更高,保護系統沒有四輪做的好;四輪對容量還有成本要求高。技術上沒有根本差異,認證週期長是所有材料都需要這麼長。

Q:

德方奈米

要建10萬噸產能,比較一下技術工藝?

德方奈米

擬建立,裡面多少是針對磷酸錳鐵鋰的多少不知道,目前沒看到它家產品,可能跟別的企業有合作。目前我接觸下來主機廠用他家錳鐵鋰的沒有。

Q:錳鐵鋰對LiFSI這種溫控小材料是不是有替代?

實際去用的情況,錳鐵鋰在低溫下面做出來是最好的,比純三元純鐵鋰都要好,資料不好透露,實打實的。商業爆發點,兩輪車已經引爆了,四輪車不好預判,還是熱點趨勢,要看下游客戶能公佈時候才能判斷。

Q:錳鐵鋰化學式是結合到一起的還是單獨的?

共同生成化學式,晶體裡既有錳也有鐵,鐵和錳的比例可以調節,共生關係。磷酸錳鋰技術角度是絕緣體,對技術挑戰性,生產工藝要求高太多了,如果要以十倍成本完成,價效比不高。技術上可以討論,但商業上不現實目前。

Q:能量密度提升情況?

錳比鐵高20-30%,錳和鐵比例6:4就能提高15%-20%能量密度,往上效能還有沒有提升空間,單位錳提高4。1和單位鐵對應3。4的差距,所以理論上隨著錳越高能量密度越來越高。

Q:錳和鐵的配比?

每家都有好幾種產品,比例是變化的,沒有固定值。

Q:錳國內廠家?

三元也用硫酸錳,三元用哪些錳鐵鋰也採用那些家的。環保要求確實高,錳相關公司很多的,不是匱乏的材料,一兩家有問題不影響大局,鈷和鎳價格波動大。

Q:液相法OR固相法?

液相法能量密度高,固相法成本優勢明顯,沒有絕對好壞,要做到技術和成本結合起來價效比最高,還要配合下游需求。

Q:錳鐵鋰目前唯一缺點是迴圈次數不高,未來提升空間?

單體超2000周,鐵鋰更高一些。未來提高沒問題,提高到鐵鋰差不多是可以的,因為他倆結構是一樣的。三元和錳酸鋰差一些,如果對電解液這些中間材料做改變也可以提高,但這個我們暫且不論,只是對單體做評估來說,錳鐵鋰達到靠近鐵鋰的迴圈次數沒問題。

Q:錳鐵鋰技術的缺點?

應用廠家還不是很多,市場角度來說產能亟待解決,能量密度不會比三元更高,只能接近523的水平,壓實只能跟鐵鋰接近,做到3。多以上只有三元和錳酸鋰能做。